Ultralyds grafen spredning affoliering

Indføre:

Ultrasonisk grafendispersion, også kendt som ultralydsgrafen -eksfoliering, bruger metoden til reduktion af oxideret grafit og kombinerer den med ultralydsvibrationer for effektivt at øge mellemlagets afstand af oxideret grafit. Oxideret grafit med større mellemlagsafstand er ikke kun fordelagtigt for andre molekyler, atomer osv. For at indsætte i mellemlaget for at danne oxideret grafit-interkalationskompositmaterialer, men også let at blive eksfolieret i enkeltlags oxideret grafit, lægning af fundamentet til yderligere fremstilling af enkeltlags grafen.

Princip:

Ultrasonisk grafendispersionsudstyr bruger kavitationseffekten af ​​ultralyd til at sprede og aggregerede partikler. Det er at placere partikelophæng (væske), der skal behandles til et super stærkt lydfelt og behandle den med passende ultralyd amplitude. Under yderligere effekter såsom kavitation, høj temperatur, højt tryk, mikrojet og stærk vibration vil afstanden mellem molekyler fortsat stige, hvilket i sidste ende fører til molekylær fragmentering og dannelsen af ​​enkeltmolekyle strukturer. Dette produkt har en særlig god effekt på spredning af nanomaterialer såsom carbon nanorør, grafen, silica osv.

Objektiv:

Der er et stort antal grafitmaterialer i naturen, og grafit med en tykkelse på 1 millimeter indeholder ca. 3 millioner lag grafen. Enkeltlags grafit kaldes grafen, som ikke findes i sin frie tilstand og findes i form af lagdelte grafenark. På grund af de svage mellemlagskræfter af grafitplader kan lag for lagseksfoliering opnås gennem eksterne kræfter, hvilket resulterer i enkeltlags grafen med en tykkelse på kun et carbonatom.

Fælles spredningsmetoder og deres ulemper:

1. mikro mekanisk skrælningsmetode

Brug tape til direkte skræl af grafenflager fra større krystaller, og gentag denne proces kontinuerligt.

Friktion mellem et materiale og udvidet eller defekt introduceret pyrolytisk grafit resulterer i dannelsen af ​​flager som krystaller på overfladen af ​​bulkgrafit, der indeholder et enkelt lag grafen.

Ulemper:Grafen har lavt produktionsudbytte, et lille område, vanskeligt at kontrollere størrelse nøjagtigt, lav effektivitet og kan ikke tilberedes i stor skala.

2. Kemisk dampaflejringsmetode

Processen med at introducere et eller flere gasformige stoffer, der indeholder kulstof (normalt organisk gas med lavt kulstof) i en vakuumreaktor, og nedbrydes og kulstofiserer kulstofholdig gas (normalt organisk gas med lavt kulstof) ved høj temperatur for at vokse et kulstofelement på substratoverfladen.

Ulemper:Den hexagonale honningkomrystalstruktur af grafen kan ikke grafitiseres fuldt ud, og dens kvalitet er ikke så god som for mikrocomputer -eksfolieringsmetoden. Kravene til høje omkostninger og strenge udstyr begrænser dets store fremstilling af grafen, og katalysatorer skal tilføjes for at reducere renheden af ​​grafen.

3. krystal epitaksial orientering vækstmetode

En metode er at fjerne Si ved opvarmning af enkelt krystal 6H SIC og derved epitaksialt voksende grafen på overfladen af ​​SiC -krystal. Grafen er i kontakt med SI -laget, og ledningsevnen af ​​denne grafen påvirkes af underlaget; En anden metode er at anvende sporingskarbonkomponenten i metal-enkeltkrystaller, og gennem høje temperaturudglødning under ultrahøj vakuum, carbonelementet inde i metaludfældet grafen på overfladen af ​​metalens enkelt krystal.

Ulemper:Tykkelsen af ​​grafenfilm er ujævn og vanskelig at kontrollere, og den genererede grafen klæber tæt til underlaget og vanskeligt at skrælle af, hvilket vil påvirke egenskaberne ved grafen. Samtidig skal det vokse under ultra vakuum og høje temperaturforhold, som er ekstremt krævende og kræver højt udstyr, hvilket gør det umuligt at opnå storskala og kontrollerbar fremstilling af grafen.

4. Metode for grafitoxid -reduktion

Grafenoxid opnås generelt ved oxidation af grafit med stærk syre. Der er tre hovedmetoder til fremstilling af oxideret grafit: Brodie -metode, Staudenmaier -metode og Hummers -metode. Blandt dem kræver Hummers -metoden tilsætning af ultralydshjælp til grafendispersion.

Karakteristika:Hummers-metode til grafendispersion: Metoden er enkel, tidskrævende, har en stor behandlingskapacitet, er sikker og forureningsfri og er i øjeblikket den mest almindeligt anvendte.

Fordele ved ultralydsgrafen spredning:

Det ultralydsgrafendispersionssystem bruger ultralydassisteret Hummers-metode til at fremstille oxideret grafen, der bruger væske som et medium og tilføjer højfrekvent ultralydsvibration til væsken. På grund af at ultralyd er en mekanisk bølge, der ikke absorberes af molekyler, forårsager den vibrationsbevægelse af molekyler under forplantning. Under kavitationseffekten, der henviser til yderligere effekter, såsom høj temperatur, højt tryk, mikrojet og stærk vibration, stiger den gennemsnitlige afstand mellem molekyler på grund af vibrationer, hvilket i sidste ende fører til molekylær fragmentering. Det kan effektivt øge mellemlagsafstanden af ​​oxideret grafit, og med stigningen i ultralydseffekt har mellemlagsafstanden for den opnåede oxiderede grafit en tendens til at udvide sig.

Trykket, der øjeblikkeligt frigives af ultralyd, bryder van der Waals -kræfterne mellem grafenlag, hvilket gør det mindre sandsynligt, at grafen samles. Grafenoxid med større mellemlagsafstand er ikke kun fordelagtigt for andre molekyler, atomer osv. At indsætte i mellemlaget for at danne grafenoxid-interkalationskompositmaterialer, men også let at blive skrællet af i enkeltlags grafenoxid, hvilket lægger fundamentet til yderligere fremstilling af enkeltlayer-grafen.